octave_packages/ocs-0.1.3/sbn/Mnmosfet.m

   1 ## Copyright (C) 2006,2007,2008  Carlo de Falco
   2 ##
   3 ## This file is part of:
   4 ## OCS - A Circuit Simulator for Octave
   5 ##
   6 ## OCS is free software; you can redistribute it and/or modify
   7 ## it under the terms of the GNU General Public License as published by
   8 ## the Free Software Foundation.
   9 ##
  10 ## This program is distributed in the hope that it will be useful,
  11 ## but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  12 ## MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the
  13 ## GNU General Public License for more details.
  14 ##
  15 ## You should have received a copy of the GNU General Public License
  16 ## along with this program (see the file LICENSE); if not,
  17 ## see <http://www.gnu.org/licenses/>.
  18 ##
  19 ## author: Carlo de Falco <cdf _AT_ users.sourceforge.net>
  20
  21 ## -*- texinfo -*-
  22 ##
  23 ## @deftypefn{Function File} @
  24 ## {[@var{a},@var{b},@var{c}]=}Mnmosfet(@var{string},@var{parameters},@
  25 ## @var{parameternames},@var{extvar},@var{intvar},@var{t})
  26 ##
  27 ## SBN file implementing standard models for n-mosfets.
  28 ##
  29 ## @var{string} is used to select among models. Parameters are listed
  30 ## as inner items. Possible models are:
  31 ##
  32 ## @enumerate
  33 ## @item @var{string} = "simple" (Standard model for MOSFET)
  34 ## @itemize @minus
  35 ## @item rd  -> parasitic resistance between drain and source
  36 ## @item k   -> k parameter for usual mosfet model
  37 ## @item Vth -> threshold voltage
  38 ## @end itemize
  39 ## @item @var{string} = "lincap" (Adds RC parasitics)
  40 ## @itemize @minus
  41 ## @item rd  -> parasitic resistance between drain and source
  42 ## @item k   -> k parameter for usual mosfet model
  43 ## @item Vth -> threshold voltage
  44 ## @item Rs  -> parasitic source resistance
  45 ## @item Rd  -> parasitic drain resistance
  46 ## @item Cs  -> gate-source capacitance
  47 ## @item Cd  -> gate-drain capacitance
  48 ## @item Cb  -> gate-bulk capacitance
  49 ## @end itemize
  50 ## @end enumerate
  51 ##
  52 ## See the @cite{IFF file format specifications} for details about
  53 ## the output structures.
  54 ##
  55 ## @seealso{prs_iff,asm_initialize_system,asm_build_system}
  56 ## @end deftypefn
  57
  58 function [a,b,c]=Mnmosfet(string,parameters,parameternames,extvar,intvar,t)
  59
  60   switch string
  61     case "simple"
  62
  63       rd   = 1e6;
  64       k    = 1e-5;
  65       Vth  = .5;
  66
  67       for ii=1:length(parameternames)
  68         eval([parameternames{ii} "=",...
  69               num2str(parameters(ii)) " ;"])
  70       endfor
  71
  72       vg   = extvar(1);
  73       vs   = extvar(2);
  74       vd   = extvar(3);
  75       vb   = extvar(4);
  76
  77       vgs  = vg-vs;
  78       vds  = vd-vs;
  79
  80       if (vgs < Vth)
  81
  82
  83         gm = 0;
  84         gd = 1/rd;
  85         id = vds*gd;
  86
  87       elseif (((vgs-Vth) >= (vds)) && (vds>=0))
  88
  89         id = k*((vgs-Vth)*vds-(vds^2)/2)+vds/rd;
  90         gm = k*vds;
  91         gd = k*(vgs-Vth-vds)+1/rd;
  92
  93       elseif (((vgs-Vth) >= (vds)) && (vds<0))
  94
  95         gm = 0;
  96         gd = 1/rd;
  97         id = vds*gd;
  98
  99       else # (i.e. if 0 <= vgs-vth <= vds)
 100
 101         id = (k/(2))*(vgs-Vth)^2+vds/rd;
 102         gm = (2*k/(2))*(vgs-Vth);
 103         gd = 1/rd;
 104
 105       endif
 106
 107       a = zeros(4);
 108
 109       b = [0    0       0 0;
 110            -gm  (gm+gd) -gd 0;
 111            gm -(gm+gd)  gd 0;
 112            0    0       0  0];
 113
 114       c = [0 -id id 0]';
 115       break;
 116
 117     case "lincap"
 118
 119       ## Default parameter values
 120       if isempty(intvar)
 121         intvar = zeros(5,1);
 122       endif
 123       Rs = 1e2; Rd = 1e2; Cs = 1e-15;
 124       Cd = 1e-15; Cb = 1e-14;
 125       rd = inf; k = 1e-3; Vth = .1;
 126
 127       ## parameters given in input
 128       for ii=1:length(parameternames)
 129         eval([parameternames{ii} "=",...
 130               num2str(parameters(ii)) " ;"])
 131       endfor
 132
 133
 134       persistent tmpstruct
 135
 136       if isempty(tmpstruct)
 137
 138         mtdnmos   = file_in_path(path,"Mtdnmos.cir");
 139         mtdnmos(end-3:end)=[];
 140         tmpstruct = prs_iff(mtdnmos);
 141
 142       endif
 143
 144
 145       tmpstruct.NLC.pvmatrix    = [k Vth rd];
 146       tmpstruct.LCR(1).pvmatrix = [Rs; Rd];
 147       tmpstruct.LCR(2).pvmatrix = [Cs; Cd; Cb];
 148
 149       [A0,B,C]     = asm_initialize_system(tmpstruct,[extvar;intvar]);
 150       [A1,Jac,res] = asm_build_system(tmpstruct,[extvar;intvar],t);
 151
 152       a = A0+A1;
 153       b = B+Jac;
 154       c = res + B*[extvar;intvar] + C;
 155
 156       break;
 157     otherwise
 158       error(["unknown option:" string]);
 159   endswitch
 160
 161 endfunction